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Mesure de la température
2 – SYSTEMES TERMINAUX DE CONVERSION D’ENERGIE
ELECTRIQUE
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Electrotechnique
2- 4 Fonction acquérir les données
Le choix du type de capteur de température dépend de l’application. Les capteurs de
température les plus courant sont : les capteurs à résistance (Pt100 et CTN), les
thermocouples, et thermomètres à rayonnement (capteurs à infrarouge).
1- Thermométrie par résistance : La PT100
1-1 Principe:
La résistance que présente les conducteurs électriques vis-à-vis d'un courant électrique
est fonction de leur température. Si le rapport est prévisible, régulier et stable, ce phénomène
peut être utilisé comme moyen de mesure de température. Certains métaux remplissent ces
conditions, dont le cuivre, l'or, le nickel, le platine et l'argent.
Le platine réunit les caractéristiques qui le rendent propice à la thermométrie par
résistance. Il possède une large échelle de température, une résistivité plus de six fois
supérieure à celle du cuivre, et un coefficient résistance/température acceptable bien que non
linéaire.
La relation entre la résistance du thermomètre et la température peut être représentée
par l'équation suivante:
0
R
R
t
= 1 + At + Bt
2
R
t
: Résistance du thermomètre à la température t
R
0
: Résistance du thermomètre à O°C
t : température (°C)
A et B sont des coefficients déterminés par étalonnage
Pour les thermomètres à résistance platine disponibles dans le commerce, des tables de
référence de résistance/température ont été établies sur la base d'une valeur R de 100 ohms
et d'un intervalle fondamental ( R
100
- R
0
) de 38.5 ohms.
1-2 Types de sondes:
Il existe un grand choix de sondes de types et de styles
différents.

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Une autre méthode de fabrication consiste à déposer le platine sous forme de film mince
sur un support approprié. De cette façon, l'élément peut ensuite être collé sur une surface
plane ou cylindrique.
Les sondes à résistance conviennent à la mesure de température dans une large étendue qui
peut aller de -200°C à +600°C suivant l'élément de mesure et le type de montage. Les
éléments thermorésistants offrent des caractéristiques de plus grande précision, de stabilité
plus élevée que les thermocouples et engendrent des frais de câblage réduits.
1-3 Méthodes de mesure:
Certains systèmes utilisent une source de courant constante. il suffit alors de mesurer la
tension aux bornes de la résistance. Un autre solution consiste à utiliser un Pont de
Wheatstone:
PT100 : 2 fils
Pont de Wheatstone:
La source doit avoir une tension constante.
La variation de Rt génère une tension à la sortie du
pont qu'il suffit de mesurer.
Le montage simple à deux fils est utilisé lorsqu'une
haute précision n'est pas nécessaire.
La résistance des cordons de raccordement
s'ajoute à celle de la sonde.
Eléments plats Eléments cylindriques

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Avec une source de courant :
Avantage : faible coût des sondes,
moins de fils à câbler, et
éventuellement carte moins chère.
Inconvénient : la mesure est faussée:
La tension mesurée par la carte ( V2 )
est supérieure à la tension existant aux
bornes de la sonde (V1) à cause des
chutes de tension dans les résistances
de ligne ( RL ).
Avec des fils de 2 mm2 de section, la
mesure est sensiblement faussée avec
une longueur de ligne de quelques
mètres seulement.
Exemple de calcul d'erreur due à la
longueur de ligne:
Soit une PT100 2 fils installée à 50 m de l'automate, fils de cuivre de 1 mm
2
.
La température de la sonde est 100 ° C.; quelle est la température mesurée par la carte
analogique ?
La résistance de ligne est de 2 Ω . La résistance mesurée par la carte est donc celle de la
sonde plus celle de la ligne soit 138,5 Ω + 2 Ω = 140.5 Ω , ce qui correspond à une température
de 105 ° C.
L'erreur de mesure due à la ligne est de l'ordre de 5 %.
Elle est à peu près constante sur la plage de 0 à 600 °C.
PT100 : 3 fils
Pont de Wheatstone:
Sur ce schéma, les deux fils de la sonde sont
disposés de part et d'autre du pont et ainsi
s'annulent effectivement, tandis que le troisième
fil joue le rôle de câble d alimentation.
+
I
I
I
V1
V2
RL
RL
PT100 Input board
PT100
Ze

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Avec une source de courant :
Les 2 sources de courant sont
appariées, le troisième fil de la sonde
sert au retour de la somme des 2
courants. L'impédance d'entrée de
l'étage analogique (Ze) étant très
grande, la tension mesurée (V1) est
la même que sur la sonde (les
valeurs des résistances RL sont
voisines, les chutes de tension dans
les fils sont les mêmes mais de signe
opposé : elles s'annulent).
La résistance du fil de retour est ici
indifférente, à condition que ce fil
parte bien de la sonde
Câbles appariés:
Si on veut une grande précision, les câbles de liaison seront des câbles appariés : le fabricant
les propose en garantissant une résistance identique dans les fils. Ils sont plus chers que des
câbles ordinaires.
Avantage des PT100 3 fils :
- Bonne précision, bien meilleure que pour les montages avec PT100 2 fils.
- Moins cher à câbler que les PT100 4 fils.
Inconvénients :
- Précision moindre qu'avec un montage 4 fils, et bien sûr plus cher que le montage 2 fils.
PT100 : 4 fils
Pont de Wheatstone:
La disposition en quatre fils peut être
utilisée pour créer des effets d'annulation
avec une technique de mesure de type
pont.
+
2I
I
I
I
V1 V1
RL
RL
PT100 Input board
PT100
I
RL
Ze

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Avec une source de courant :
La tension aux bornes de l'entrée est la
même que celle aux bornes de la
sonde.
La chute de tension due aux
résistances RLX est négligeable ( Ze
très grande ).
On peut utiliser une sonde 2 fils sur
une carte conçue pour des sondes 4
fils en faisant les ponts appropriés sur
la carte, mais la mesure sera faussée.
Avantage:
- c'est le montage donnant la meilleure précision
Inconvénient:
- c'est le montage le plus cher.
+
I
I
I
V1 V1
RLx
RLx
PT100 Input board
PT100
Ze
RL
RL